Cómo calcular la resistencia LED - fórmulas con ejemplos + calculadora en línea
Los LED de diferentes tonos de color tienen diferentes voltajes de operación directos. Se configuran eligiendo la resistencia limitadora de corriente del LED. Para llevar el dispositivo de iluminación al modo nominal, debe alimentar la unión p-n con una corriente de trabajo. Para hacer esto, calcule la resistencia para el LED.
Tabla de voltaje de LED según color
Los voltajes de funcionamiento de los LED son diferentes. Dependen de los materiales de la unión p-n del semiconductor y están relacionados con la longitud de onda de la emisión de luz, es decir, tono de color brillante.
La tabla de modos nominales de diferentes tonos de color para calcular la resistencia de amortiguamiento se muestra a continuación.
| color brillante | Tensión directa, V |
|---|---|
| tonos de blanco | 3–3,7 |
| Rojo | 1,6-2,03 |
| Naranja | 2,03-2,1 |
| Amarillo | 2,1-2,2 |
| Verde | 2,2-3,5 |
| Azul | 2,5-3,7 |
| Violeta | 2,8-4,04 |
| Infrarrojo | No más de 1.9 |
| ultravioleta | 3,1-4,4 |
Se puede ver en la tabla que 3 voltios pueden encender emisores de todo tipo de brillo, a excepción de los dispositivos con tinte blanco, parcialmente violeta y todo ultravioleta. Esto se debe al hecho de que necesita "gastar" una parte del voltaje de la fuente de alimentación para limitar la corriente a través del cristal.
Con fuentes de alimentación de 5, 9 o 12 V, puede alimentar diodos individuales o sus cadenas en serie de 3 y 5-6 piezas.
Las cadenas en serie reducen la fiabilidad de los dispositivos en los que se utilizan en un factor que corresponde al número de LED. Y la conexión en paralelo aumenta la fiabilidad en la misma proporción: 2 cadenas - 2 veces, 3 - 3 veces, etc.
Pero la duración de su operación, sin precedentes para las fuentes de luz, de 30-50 a 130-150 mil horas, justifica la caída de la confiabilidad, porque. la vida útil del dispositivo depende de ello. Incluso 30-50 mil horas de trabajo durante 5 horas al día - 4 horas por la tarde y 1 por la mañana todos los días son 16-27 años de trabajo. Durante este tiempo, la mayoría de las lámparas quedarán obsoletas y se desecharán. Por lo tanto, la conexión en serie es ampliamente utilizada por todos los fabricantes de dispositivos LED.
Calculadora en línea para calcular LED
Para el cálculo automático, necesitará los siguientes datos:
- tensión de la fuente o fuente de alimentación, V;
- tensión directa nominal del dispositivo, V;
- corriente de funcionamiento nominal directa, mA;
- el número de LED en cadena o conectados en paralelo;
- Diagrama de cableado de LED(s).
Los datos iniciales se pueden tomar del pasaporte del diodo.
Después de ingresarlos en las ventanas correspondientes de la calculadora, haga clic en el botón "Calcular" y obtenga el valor nominal de la resistencia y su potencia.
Cálculo del valor del limitador de corriente de resistencia.
En la práctica, se utilizan dos tipos de cálculo: gráfico, de acuerdo con la característica de voltaje de corriente de un diodo en particular, y matemático, de acuerdo con sus datos de pasaporte.
En la imagen:
- mi - una fuente de alimentación con un valor de E en la salida;
- "+" / "-" - la polaridad de la conexión del LED: "+" - ánodo, que se muestra como un triángulo en los diagramas, "-" - cátodo, en los diagramas - un guión transversal;
- R – resistencia limitadora de corriente;
- tudirigió - directa, también es la tensión de funcionamiento;
- yo - corriente de funcionamiento a través del dispositivo;
- el voltaje a través de la resistencia se denota como UR.
Entonces el esquema de cálculo tomará la forma:
Calcular la resistencia para limitar la corriente. Voltaje tu distribuidos en la cadena así:
tu = tuR + tudirigió o tuR + I×Rdirigió, en voltios,
dónde Rdirigió- resistencia diferencial interna de la unión p-n.
Mediante transformaciones matemáticas, obtenemos la fórmula:
R = (U-Udirigió)/yo, en ohmios.
el valor tudirigió se puede seleccionar a partir de valores de pasaporte.
Calculemos el valor de la resistencia limitadora de corriente para el modelo Cree LED Cree XM–L, que tiene un contenedor T6.
Sus datos de pasaporte: nominal típico tuDIRIGIÓ = 2,9 V máximo tuDIRIGIÓ = 3,5 V, corriente de funcionamiento yoDIRIGIÓ\u003d 0,7 A.
Para el cálculo usamos tuDIRIGIÓ = 2,9 voltios
R = (U-Udirigió) / I \u003d (5-2.9) / 0.7 \u003d 3 ohmios.
El valor calculado es de 3 ohmios. Seleccionamos un elemento con una tolerancia de precisión de ± 5%. Esta precisión es más que suficiente para establecer el punto de funcionamiento en 700 mA.
Redondea el valor de la resistencia. Esto reducirá la corriente, el flujo luminoso del diodo y aumentará la confiabilidad de la operación con un régimen térmico más suave del cristal.
Calcule la disipación de potencia requerida para esta resistencia:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Para mayor confiabilidad, lo redondeamos al valor más grande más cercano: 2 vatios.
Esquemas en Serie y Paralelo Los LED son muy utilizados y muestran las características de este tipo de conexiones. La conexión de elementos idénticos en serie divide el voltaje de la fuente en partes iguales entre ellos. Con diferentes resistencias internas - en proporción a las resistencias. Cuando se conecta en paralelo, el voltaje es el mismo y la corriente es inversamente proporcional a las resistencias internas de los elementos.
Cuando se conecta en serie LED
Cuando se conecta en serie, el primer diodo de la cadena está conectado por el ánodo al “+” de la fuente de alimentación y por el cátodo al ánodo del segundo diodo. Y así sucesivamente hasta el último de la cadena, cuyo cátodo está conectado a la fuente "-". La corriente en un circuito en serie es la misma en todos sus elementos. Aquellos. a través de cualquier dispositivo de luz es de la misma magnitud. La resistencia interna del abierto, es decir. cristal emisor de luz, es de decenas o cientos de ohmios. Si fluyen 15-20 mA a través del circuito con una resistencia de 100 ohmios, entonces cada elemento tendrá 1,5-2 V. La suma de los voltajes en todos los dispositivos debe ser menor que la de la fuente de alimentación. La diferencia generalmente se apaga con una resistencia especial que realiza dos funciones:
- limita la corriente nominal de funcionamiento;
- proporciona el voltaje directo nominal al LED.
Cuando se conecta en paralelo
La conexión en paralelo se puede hacer de dos maneras.
La imagen superior muestra cómo habilitarlo no es deseable. Con esta conexión, una resistencia garantizará la igualdad de corrientes solo con cristales ideales y la misma longitud de los cables conductores. Pero la variación de los parámetros de los dispositivos semiconductores durante la fabricación no permite hacerlos iguales. Y la selección de la misma - aumenta drásticamente el precio. La diferencia puede llegar al 50-70% o más. Una vez ensamblada la estructura, obtendrá una diferencia en el brillo de al menos 50-70%. Además, la falla de un emisor cambiará el funcionamiento de todos: si se rompe el circuito, uno se apagará, el resto brillará un 33% más y comenzará a calentarse más. El sobrecalentamiento contribuirá a su degradación: un cambio en la sombra del brillo y una disminución en el brillo.
En caso de cortocircuito por sobrecalentamiento y combustión del cristal, la resistencia limitadora de corriente puede fallar.
La opción inferior permite establecer el punto de funcionamiento deseado de cualquier diodo, incluso con sus diferentes potencias nominales.
Para una tensión de 4,5 V, se conectan en serie tres elementos LED y una resistencia limitadora de corriente. Las cadenas resultantes están conectadas en paralelo. 20 mA fluyen a través de cada diodo y 60 mA fluyen a través de todos juntos. En cada uno de ellos resulta menos de 1,5 V, y en el limitador de corriente, no menos de 0,2-0,5 V. Curiosamente, si usa una fuente de alimentación de 4,5 V, solo los diodos infrarrojos pueden funcionar con un voltaje directo de menos de 1,5 V, o necesita aumentar el suministro a al menos 5 V.
No se recomienda la conexión en paralelo directo de elementos LED (parte superior del circuito) debido a la dispersión de parámetros del 30-50% o más.Use un circuito con resistencias individuales para cada diodo (parte inferior) y ya conecte pares de diodo-resistencia en paralelo.
Cuando un LED
Resistencia para un solo LED se usa solo en sus potencias hasta 50-100 mW. A valores de potencia altos, la eficiencia del circuito de potencia disminuye notablemente.
Si el voltaje de trabajo directo del diodo es significativamente menor que el voltaje de la fuente de alimentación, el uso de una resistencia limitadora conduce a grandes pérdidas. La energía de alta calidad y estabilidad, con ondas cuidadosamente filtradas, proporcionada por 3-5 tipos de protección de la fuente de alimentación, no se convierte en luz, sino que simplemente se disipa pasivamente en forma de calor.
A altas potencias van conductores – estabilizadores de corriente de valor nominal.
Uso de una resistencia limitadora de corriente para establecer el funcionamiento Características de los LED es una forma sencilla y fiable de garantizar su óptimo funcionamiento.
Video ejemplos del cálculo de resistencia más simple.
Pero con una potencia de diodo de más de cien milivatios, es necesario utilizar fuentes de estabilización de corriente o controladores autónomos o integrados.
